1S palič přepětí + signalizace podpětí

[xfrankie]

Zdravím, prosím o "kritiku" návrhu desky paliče přepětí pro LiFePO články.
Zatím jsem nenarazil na obvod který by uměl spálit více než 15A na článku a byl by neomezeně škálovatelný pro libovolný počet článků v sérii. (16S pro 48V systémy nebo 130S pro HV Solax)

Podle datasheetů komponent bych myslel že se bude chovat tak jak potřebuji, ale vzhledem k absenci zkušeností s designem obvodů (a elektrotechnikou obecně) se radši ptám...

Účel obvodu:
Při překročení napětí na článku (3,4-3,5V) by se měl sepnout mosfet a pustit cca 15 Ampér do výkonového odporu R3 (0.22R, 50W).
Při poklesu napětí článku pod nastavenou mez (2,8-3,1V) se vypne napájení OptoMosfetu, což může např. signalizovat DRM0 (n0%) do střídače.

Princip funkce hlídání přepětí:
Napěťová reference (TL431) porovnává napětí na referenčním vstupu podle vzorce (1+ R1/R2)*2,495. To lze nastavit napěťovým děličem (R1/R2) v prostřední části obvodu. Srovnání na přesnou hodnotu zajišťuje potenciometr Pot1 (5kR)
Při překročení nastaveného otevíracího napětí pustí TL431 napětí dále k odporu R4 (100kR). Jeho vysoký odpor zajistí "rozdíl napětí" mezi oběma konci téměř v plné hodnotě napětí vstupního. (TL431 má sama relativně nízkou impedanci, 0.2R).

Vzestup napětí se projeví na Gate mosfetu (přes ochranný odpor R5). N-MOSFET (IRLB3034PBF) se při Vds=Vgs=3,5V sepne a zajistí průchod proudu (dle datasheetu až 330A...) na výkonový odpor R3.

Odpor R6 a LEDka slouží k signalizaci sepnutí obvodu.


Zesílením chlazení mosfetu a změnou výkonového odporu R3 bysme se měli dostat na zajímavé proudové hodnoty i pro nízkonapěťové systémy, tolik oblíbené na zdejším fóru.
Změnou napěťového děliče R1/R2 lze obvod překonfigurovat pro jakékoliv články a libovolné napětí na nich (vyjma niklových, TL431 reference sepne až při 2.495V ...)


Nejasnosti:
1) je vůbec potřeba ochranný odpor R5 u mosfetu? pokud ano, stačí 1kR, nebo je nutná jiná hodnota?
2) TL431 propouští i při vypnutém stavu "leakage current" v hodnotě cca 0.5mikroAmp. To vytvoří nárůst napětí přes R4 (100kR) asi 500mV, což by nemělo stačit k sepnutí mosfetu (Vtreshold = 1.5-2V). Je tato úvaha správná? Nebo je nutné snížit hodnotu odporu (20-50kR) ?
3) je nutná ochrana kondenzátorem mezi +- pro pohlcení napěťových špiček z MPPT nebo na to postačuje kapacita článku (135Ah) ?
4) cokoliv jiného co jsem nevzal v potaz?

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Princip funkce hlídání podpětí:

Stejné jako u přepětí, pouze obrácený princip.
Dokud je napětí článku nad hladinou nastavenou děličem R21/R22+Pot2 tak proud 20mA prochází přes TL431 do OptoMosfetu. Ten je tedy v septnutém stavu a výstupní kontakty vedou libovolný signalizační proud/napětí (izolační schopnost OptoMosu je min. 500V, proud max 300mA).

Tento proud může např. přidržovat mechanické N/C relé v otevřeném/nevodivém stavu.

Spadne-li napětí pod 2.8V , vypne se napěťová reference TL431, OptoMos ztratí napájení a otevře výstupní kontakty, tím ztratí napájení otevřené mechanické relé, N/C sepne kontakty a ty sepnou signál DRM0 (n0%) ve střídači. Střídač poslechne DRM0, vypne výstup a zachrání baterii před zničením.

Opět uvítám jakékoliv postřehy/připomínky.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


Cenu obvodu odhaduji na cca 400-500Kč, pro každý článek zvlášť.
70,- N-mosfet;
100,- výkonový odpor;
60,- OptoMOS;
<100,- ostatní bižu.;
100-200,- výroba desky v Číně

[rottenkiwi]

Nevidim tu dosku. Preco palit 15 A, ked mozem MPPT povedat, daj mi 1 A a palit len 1 A.

[Franta2776]

Pálit 15A na článku to snad není třeba a baterie by musela být kovošrot.Při horním nastaveném napětí nabíječe, teče do baterie již minimální proud. Pokud jsou články OK stačí balanční proud v řádu mA.Mě levné baterie drží bez problému kapacitní balancer z Ali o kterém je jenom to nejhorší povědomí.

[xfrankie]

rottenkiwi:
promiň, napsal jsem to blbě, myslel jsem ten obvod jako takový... jestli tam jsou nějaké skryté pasti proč by to nefungovalo

Franta2776:
sám mám solax co umí 14A nabíjení, baterky homodomo bez komunikace, jen s aktivním balancerem který ale umí pouze 4A
plán byl takový že pokud z jakéhokoliv důvodu nebude aktivní balancér stíhat přelévat náboj mezi články (4A < 14A) a kterýkoliv z nich vyleze nad 3,6V tak by se seplo tohleto a "přemostilo" by ten článek pro celý nabíjecí proud
máš pravdu že by se články rojzíždět tolik od sebe neměly, myslel sem to jako poslední záchranu baterie bez nutnosti ji celou odstavit a riskovat zničení mppt
tak stejně i u podpětí

//edit: programátor nejsem abych si sestrojil aktivní ovladač pro mppt... toto mi přišlo jako jednodušší nápad

[rottenkiwi]

Bude to lepsie ako toto a lacnejsie ? Lebo ono sa casom ukaze, ze 1. alebo 2. prototyp
je zly a treba pokracovat vo vyvoji dalej.

https://www.youtube.com/watch?v=0yo4lzxENrk
https://www.youtube.com/watch?v=SlffcDmQY6A

https://www.aliexpress.com/item/1005004036694549.html

[Kostěj]

... cokoliv jiného co jsem nevzal v potaz?

Ani TL431 ani Mosfet se nechovají tak, jak je popisováno. Doporučuji postavit na bastl desce a zkoumat chování.

[Franta2776]

rottenkiwi:
promiň, napsal jsem to blbě, myslel jsem ten obvod jako takový... jestli tam jsou nějaké skryté pasti proč by to nefungovalo

Franta2776:
sám mám solax co umí 14A nabíjení, baterky homodomo bez komunikace, jen s aktivním balancerem který ale umí pouze 4A
plán byl takový že pokud z jakéhokoliv důvodu nebude aktivní balancér stíhat přelévat náboj mezi články (4A < 14A) a kterýkoliv z nich vyleze nad 3,6V tak by se seplo tohleto a "přemostilo" by ten článek pro celý nabíjecí proud
máš pravdu že by se články rojzíždět tolik od sebe neměly, myslel sem to jako poslední záchranu baterie bez nutnosti ji celou odstavit a riskovat zničení mppt
tak stejně i u podpětí

//edit: programátor nejsem abych si sestrojil aktivní ovladač pro mppt... toto mi přišlo jako jednodušší nápad

Pokud nebude stačit balancování 4A,tak to znamená závadu nebo článek po smrti.Tento případ zachytí BMS a celou baterii a měnič odstaví.Na to není potřeba stavět další bazmek.